CMOS降压型电压转换器的高层次建模及电路设计

摘要

从电源管理产品的发展来看，线性转换器正逐渐让位于开关模式电源，集成化也是半导体产品发展的一大趋势，但是分离解决方案可以根据需求选择最适合的电源管理芯片。无论如何，线性转换器和开关电源目前仍是两种主流形式降压型电压转换器的电路，而开关电源正在得到越来越广泛的应用。 本文介绍了电源管理集成电路LDO的基本结构原理，详细阐述了DC/DC升压与降压转换器拓扑结构及其工作原理，描述了DC/DC转换器的脉宽和脉冲频率调制方式的基本原理和它们各自的优缺点，同时也对同步整流技术Buck DC/DC作了较为详细的分析。 文章采用状态矢量加权方法，对电压控制和电流控制PWM模式的电路进行建模分析，重点基于Simulink软件建立了其系统模型，对降压型开关稳压电源的系统结构进行了设计，根据此模型采用集成电路工艺对其内部电路进行了设计验证。本文还介绍设计了一种Buck DC/DC转换器，该转换器采用二次集成的方式在芯片内部集成了功率P-MOSFET，利用根据负载电流的大小控制占空比，切换PWM和PFM调制模式，实现了一种降压型高转换效率的电压转换器。本文也对高转换效率的DC/DC转换器的关键子电路进行了介绍。

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第一章绪论

1.1背景

1.2 CMOS电压转换器的种类介绍

1.2.1 CMOS LDO

1.2.2 CMOS Buck DC/DC转换器

1.2.3 CMOS Boost DC/DC转换器

第二章CMOS降压型DC/DC转换器

2.1 CMOS降压型DC/DC转换器的调制方式

2.1.1 PWM

2.1.2 PFM

2.1.3混合调制

2.2同步整流型Buck DC/DC转换器

2.3 DC/DC转换器的设计要求及性能指标

第三章高效率降压型PWM DC/DC转换器系统建模及验证

3.1 PWM Buck DC/DC系统建模

3.1.1 DC/DC转换器工作模式

3.1.2电压控制PWM DC/DC转换器Simulink模型

3.1.3电流控制PWM DC/DC转换器Simulink模型

3.2降压型PWM DC/DC转换器的Verilog-A行为模型

3.2.1模拟硬件描述语言Verilog-A语言

3.2.2降压型PWM DC/DC功率转换器的Verilog-A行为模型

3.3 PWM DC/DC系统设计验证

3.4小结

第四章高效率降压型DC/DC转换器电路设计

4.1 PWM/PFM双模调制的高效降压型DC／DC转换器

4.1.1电路的结构和工作原理

4.1.2仿真与测试结果

4.2降压型DC/DC转换器的关键子电路设计

4.2.1 CMOS误差放大器

4.2.2 PWM振荡器

4.2.3 PWM比较器

4.2.4电流采样及斜坡补偿电路

4.2.5基于斩波调制的CMOS基准源电路

4.2.6 CMOS过流保护电路

4.3小结

第五章总结与展望

致谢

参考文献

作者在读期间研究成果